在某個星球上,生育一個孩子需要一個村莊。好吧,實際上不是整個村莊,而是需要五位父母共同合作,而不是像地球上那樣一位父親提供精子和一位母親提供卵子。受精卵會產生1000個後代,每個性別200個。你的任務是弄清楚哪些性別在決定後代的(非性別相關)性狀方面具有遺傳重要性。
瞭解地球上的遺傳學歷史可能會對您有所幫助。甚至亞里士多德和希波克拉底也意識到人類的特徵是可以遺傳的。一位當時默默無聞,但現在聲名鵲起的僧侶,格雷戈爾·約翰·孟德爾,透過在不同品系的豌豆之間進行雜交和再雜交,才理解了其中奧秘。孟德爾知道,一粒花粉可以使豌豆植株的卵子受精。他假設每個性狀都來自母親和父親的某種組合。問題是如何實現的。
最簡單的模型是每個可能的性狀都有兩個可能的值,並且後代會繼承其中一個。假設花粉來自具有性狀值B的植物品系的雄性,而雌性植物品系具有性狀值b。那麼大約一半的後代將具有性狀值B,而另一半將具有性狀值b。
但是孟德爾觀察到,它們看起來都像是具有性狀值B。用現代術語來說,它們具有B的表型。但是隨後他觀察到,如果他將後代的雄性和雌性進行雜交,那麼大約四分之一的後代具有b的表型。也就是說,孫子輩比子輩有更多的變異!他證明,無論最初的B植物是雄性還是雌性,都會發生這種情況。
到底是怎麼回事?孟德爾推斷後代從父母雙方都獲取值,但是其中一個值是“顯性”的,另一個值是“隱性”的。也就是說,最初的父母要麼是BB,要麼是bb。後代都是Bb(從父親那裡取一個值,從母親那裡取一個值)。但是,孟德爾推斷,如果B對b是顯性的,那麼Bb後代看起來都像BB父母。也就是說,它們將具有B的表型。
在第二代中,Bb父親和Bb母親將產生數量大致相等的BB、Bb、bB和bb後代。其中四分之一具有BB性狀,四分之一具有bb性狀,一半具有Bb或bB性狀(無法區分)。這實際上是孟德爾發現的(在統計誤差範圍內)。
在我們的外星行星上,有五種性別(S1、S2、S3、S4和S5)參與其中,儘管我們不知道這五種性別是否都對後代有遺傳貢獻。(某些性別可能會在它們的同伴之間轉移精子或卵子,或者可能只是攜帶正在發育的後代。)你已經找到了一種品系,該品系的所有個體都具有表型B(即使在經過多次雜交後也是如此),而另一種品系的所有個體都具有值b。
在第一次育種實驗中,S1、S2和S3都具有值B(並且由於雜交實驗,可以假設為純B),而S4和S5具有值b。下一代的所有1000個後代都具有B的表型。但是在下一代中,大約74%具有表型B,而26%具有表型b。
在第二次育種實驗中,如果S1、S2和S4是純B,而S3和S5是純b,那麼下一代的所有1000個後代都具有B的表型。在下一代中,大約74%具有B的表型,而26%具有b的表型。
問題 1:到目前為止,您能從這些資訊中得出什麼結論?
從統計學上講,74%與75%有顯著差異,但您仍然懷疑可能只有兩個性別是重要的。但是,當您將所有具有b表型的26%進行雜交時,它們的後代中有超過15%具有B的表型。
問題 2:這告訴您關於只有兩個性別是重要的,並且B對b是顯性的可能性是什麼?
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問題 3:現在假設您進行第三次育種實驗,其中S1,S2和S5具有值B,而S3和S4具有值b,那麼下一代的所有1000個後代都具有b的表型。這不一樣!在下一代中,26%具有B的表型,而74%具有b的表型。將具有B表型的後代進行雜交,會得到超過15%的後代具有b的表型 - 與另一種情況對稱。您可以對哪些父母決定性狀值以及哪個性狀會表現出來的規則做出合理的假設嗎?